關于物聯網技術在無土栽培中的應用研究

李振伙

現代農業技術極速發展的今天，氣候等因素對傳統農業的限制正在逐漸被打破，無土栽培技術的應用正是現代農業技術應用的突出表現。物聯網技術的應用使一種智能化的檢測控制方式深入人心，這種技術可以準確測試出栽培環境的溫、濕度，及植物培養過程中的pH值和養分狀況等，幫助無土栽培實現智能的集約性、高效性發展。物聯網在無土栽培過程中進行應用時可以通過感知、識別栽培環境中各類信息的變化，分析這些信息所反應的實際狀況，通過互聯網技術將這些信息傳送給有關研究人員，讓研究人員實時把控植物的生長狀況，并根據狀況做出有效的工作調整，從而推動無土栽培發展的高效化。

1、物聯網技術概念

物聯網技術是信息化發展的直觀體現，用于實現人與物或物與物之間的精確連通，這一技術的發展依托于網絡平臺，主要表現形式是通過信息的傳遞實現信息與物的高效融合，帶來新興操作模式，使設備操作的智能化程度得到顯著提高。物聯網由感知層、網絡層和應用層三層結構組成，其中感知層主要由識別設備和物理信號轉換設備構成，負責采集和識別外界信息，由感知層識別后信息將通過網絡層傳送到互聯網技術的核心設備應用層上，應用層的結構復雜性相對較強，主要對所接收的信息進行分析整理，并將做出的反應于用戶控制終端上表現出來，起到信息調控和管理的作用。物聯網的技術分類較為復雜，其中射頻識別技術是利用無線電信號進行目標搜索分類，不需要與識別目標之間產生直接的機械或光學接觸，根據音頻不同分為了不同的技術表現形式，根據安裝狀況的不同又分為移動式的和固定式兩種。目前這一技術在食品安全檢測和通道安全方面得到了廣泛的應用;傳感器是另一種應用較為廣泛的檢測系統，它可以滿足從傳輸到控制過程中的一系列需求，主要應用微波通信和衛星通信。

2、無土栽培中的發展現狀

（1）無土栽培概況

我國無土栽培技術主要指針對植物根部營造由營養液或者固體基質代替土壤而構成生長環境，這是推動精量化育苗和種植實現的重要方法。根據培育過程中所應用的物質環境不同可以分為水培、霧培和基質栽培三種。水培和霧培都是使用特殊的溶液，水培是讓植物的根系直接與營養液進行接觸以促進植物生長的中的技術，而霧培則是將營養液噴灑到植物的根部，使溶液浪費量明顯減少的方法;固體基質栽培技術則是將珍珠巖、泥沙、蛭石、草炭、泥炭等材料進行融合，代替土壤栽培植物。

（2）國內外無土栽培的現狀

自上個世紀三十年代以來，西方發達國家就對無土栽培技術進行了研究，并取得了一定成果。上個世紀七、八十年代營養液膜技術得到推廣，其投入較低，適合于在大范圍的商業化種植過程中使用。無土栽培技術有著節約空間、適應市場、防止污染、避免浪費等突出優勢，可以為種植業經濟發展帶來長久的積極影響。上個世紀八九十年代，我國在吸收外來經驗的基礎上對無土種植展開研究，并取得了較為顯著的效果。改革開放帶動了人們生活質量提升的同時使綠色消費理念深入人心，無土栽培技術的應用因適應了我國人民的需要而取得不斷發展，但是由于我國的無土栽培技術發展時間較短，其本身基礎積累較為薄弱，在諸多方面還存在不完善的地方，不利于大規模種植的開展，因此其推廣受到嚴重限制。

3、物聯網技術在無土栽培中的應用

（1）無土栽培環境條件的感知

物聯網的感知層是這一技術最主要的組成部分，被稱為物聯網技術的大腦，它經過接收由網絡層傳輸而來的各種信息和數據，并對其進行分析整理以達到預期效果。網絡層所傳輸的信息數據是采集層以及傳感器設備通過使用溫濕度傳感器、pH感應器、營養濃度感應器、攝像頭、紅外線等收集而來的，可以準確判定出無土栽培設備中各類因素的具體數值，并將其進行物理量化，以便存儲和分析。數字鏈路的編碼、調制和解調技術的使用是自組織傳感器網絡用來使局域網內的傳感器及其節點間進行數據傳輸的基本技術方法，這一技術的應用是通過網絡、流量管理、路由的使用帶動各節點間進行自組織與協調互通。

（2）無土栽培環境的調控

進行有效調控首先要根據設施植物對環境條件的要求，進行相關指標的精確設定，其中溫度、濕度、pH值、二氧化碳濃度、養分濃度、光照，以及栽培室外氣候條件等都是需要重點考慮的指標內容，對這些指標進行監測和記錄，通過觀察不同指標改變量對植物生長效果的影響以探求最合適的植物生長狀況。利用感知層中各種各樣的傳感器進行信息采集，在終端的作用下對所獲取的指標參數進行及時分析，利用網絡層快速實現信息傳遞，使相應的操作接口準確實行已更改的命令，從而有效調控各類指標。相關人員可以對不同數值因素的閾值進行設定，讓物聯網技術下的無土栽培可以順利實現智能化調節功能。

（3）基于物聯網技術的無土栽培發展前景

物聯網技術的發展對傳統農業種植模式造成了沖擊，促使傳統農業種植改變以往粗放型、低效率的種植模式，使其向著更高效的方式轉變。物聯網無土栽培技術是順應互聯網時代發展的農業種植方式，充分體現了現代農業智能化的特點，同時能有效保障所栽培農產品的質量。但是我國無土栽培發展還存在資源供給不足的狀況，一方面我國的部分農業設備與西方發達國家相比還有較大的發展空間，另一方面我國技術研究領域對于農業的關注度相對較低，支撐其進行研究的經濟資源存在不足。為改變這一狀況需要無土栽培技術研究力度得到加強，使其發展更能滿足我國農業發展的需要。

物聯網技術可以為農業種植活動提供更多的信息技術資源，同時也在農業智能化發展過程中發揮重要作用，在無土栽培中物聯網充分發揮了其優勢作用，通過精確化管理有效提高農產品的產量和質量，促進了我國現代農業的進一步發展。

（作者單位：530314廣西橫縣陶圩鎮農業站）